(一)常规诊断法
对数控机床的机、电、液等部分进行的常规检查,通常包括:(1)检查电源的规格(包括电压、频率、相序、容量等)是否符合要求;(2)CNC、伺服驱动、主轴驱动、电机、输入/输出信号的连接是否正确、可靠;(3)CNC、伺服驱动等装置内的印制电路板是否安装牢固,接插部位是否有松动;(4)CNC、伺服驱动、主轴驱动等部分的设定端、电位器的设定、调整是否正确;(5)液压、气动、润滑部件的油压、气压等是否符合机床要求;(6)电器元件、机械部件是否有明显的损坏。
(二)状态诊断法
通过监测执行元件的工作状态判定故障原因。在现代数控系统中,伺服进给系统、主轴驱动系统、电源模块等部件主要参数的动、静态检测,及数控系统全部输入输出信号包括内部继电器、定时器等的状态,也可以通过数控系统的诊断参数予以检查。
(三)动作诊断法
通过观察、监视机床的实际动作,判断动作不良部位,并由此来追溯故障源。
(四)系统自诊断法
这是利用系统内部自诊断程序或专用的诊断软件,对系统内部的关键硬件以及系统的控制软件进行自我诊断、测试的诊断方法。主要包括开机自诊断、在线监控和脱机测试三个方面的内容。
数控机床常见故障及排除方法
一、 操作数控机床的直线轴的正负方向时，直线轴都向一个方向移动
在数控机床的维修中，无论数控机床采用什么品牌的数控系统，很多维修人员都遇到过如下一种故障，即数控机床的直线轴，无论开正、负方向，直线轴都向沿着撞坏机械的方向运动。以数控车床的X轴为例，具体说明一下。数控车床的X轴运动至+X方向的限位附近时，无论你按+X还是-X方向，X轴都向着+X方向运动。
出现这种故障时，一般显示单元没有报警，原因是由于机床X轴惯性等原因，X轴的位置处于+X轴的软限位与硬限位之间。
解决此类故障的方法是：将X轴的正、副软限位修改为大于硬限位的数值（如X轴的正负硬限位坐标为100，-800，可将软限位暂时设定为1000，-1000），用手动将X轴开向偏离X轴故障方向的方向（如上述举例所示的-X方向），感觉X轴的坐标处于+X和-X之间时，重新设置X轴的软限位，并回参考点后，故障即消除。
二、光栅尺作为数控机床的直线轴的位置检测元件时常见的几种故障
1、直线轴在回参考点中，找不到零脉冲。在表现形式上就是该轴在回参考点时一直运行直到撞到该轴的限位。
这种故障发生的原因一般是读数头或光栅尺肮了。
解决此类故障的方法是：把读数头卸下来用无水乙醇冲洗干净，用丝绸布沾上无水乙醇把带有刻度部分清洁干净即可。
2、数控机床的直线轴在运行中出现报警。
数控机床在运行中，如果采用西门子840D或德国力士乐数控系统的某个直线轴，出现报警“硬件编码器错误”；如果采用西班牙FAGOR数控系统的某个直线轴，出现报警“跟随误差超界”。这时候一般是作为机床直线轴的位置检测元件的光栅尺出故障了。
这种情况下，由于震动或其它原因，一般是机床在使用中使读数头与光栅刻度尺的距离远了，数控系统误认为光栅尺坏了。处理该故障的方法是按光栅尺说明书的要求调整读数头与光栅尺的距离。读数头与光栅尺尺身之间的间距为1~15mm左右，最好别超过2mm。
出现上述故障的另外一种原因是光栅尺的安装位置不合适，如安装在油池附近，油气等将光栅尺污染，这时候就要把光栅尺的“定尺”和“动尺”分别进行清洁，然后再安装之后进行光栅尺的调试才可使用。
还有一种故障情况也会出现上述报警，那就是由于读数头的位置安装不合适，造成读数头损坏，更有甚者，光栅尺定尺内出现铝合金碎屑，光栅刻线出现损坏，造成光栅尺定尺的彻底报废。
3、数控机床的直线轴出现暴走
当数控机床的直线轴安装有光栅尺时，如果该直线轴出现暴走，一般情况下是该直线轴的位置检测元件————光栅尺被污染，需要对光栅尺的光栅或读数头进行保洁才可消除故障。
在多年的数控机床维修中，我们发现光栅尺作为数控系统的位置检测元件，在机床的机械部分良好的情况下，可以提高机床直线轴的定位精度。除此之外，光栅尺还可以检测机床机械部分存在的隐患或问题，下面就几个维修案例进一步说明。
4、HG3018美国CAPCO磨床机床颤抖
从美国CAPCO公司进口的HG3018轧辊数控磨床，采用德国BOSCH CC220数控系统， X轴为全闭环控制方式，位移检测元件采用德国海德汉玻璃光栅尺。当机床操作者无意中拿木条轻轻击打机床砂轮架外壳体时，人站在工作台上，感觉机床产生剧烈的颤动。
从这个现象看，该故障的产生，肯定带有机床本身的一些动作，绝对不是纯粹的机床某个零部件松了，人拿木头条轻轻“砸”机床外壳导致的结果。经查证，是X轴的滚珠丝杠背冒松造成的：当人拿木条轻轻砸机床砂轮架外壳时，因为X轴的驱动依靠滚珠丝杠来实现，很轻便，由于X轴滚珠丝杠背冒松动，故砂轮架会有一个微小的移动。这时候，数控系统检测到在没有发出X轴移动信号的情况下，X轴移动了，肯定是“非法的”，这时候数控系统会发出与砂轮架移动方向反向的“给定”信号，使砂轮架反向移动。由于滚珠丝杠背冒的松动，X轴反向移动时会走过头，此时砂轮架在数控系统的指挥下，又向与之前移动方向反向移动。。。。。如此往复，造成砂轮架的震动。
在长期对数控机床的维修中，我们发现，光栅尺不仅仅作为位置环的检测元件，还能成为机床直线轴的“监督”元件。当机械存在故障隐患时，如果该轴采用光栅尺控制，该故障隐患会通过光栅尺将隐患“放大”，以故障的形式表现出来。没有采用光栅尺的机床，出现机械故障隐患时，往往不容易表现出来，直至故障隐患扩大化，变成硬性故障。
5、C61200数控车床加工轧辊辊身时出现X轴前后窜动
我公司从武重购买的C61200车床经过数控化改造后，采用西班牙FAGOR 8055TC数控系统。该机床有一天在加工轧辊时，由于轧辊的辊身比较偏，正常情况下，轧辊辊身应该是圆柱形，但由于浇注原因，该轧辊辊身各部直径尺寸不一，呈现椭圆形。致使当机床的刀具吃上辊身尺寸较大的地方时，在无X轴移动指令的情况下，X轴自行往远离轧辊的方向移动。当刀具接触上轧辊辊身尺寸比较“瘦”的地方时，X轴自行向靠近轧辊的方向移动，造成X轴的前后窜动
其原因如下：我们首先对该机床的数控系统进行检查，发现X轴在加上“使能”信号的情况下，其交流伺服电机加上了自锁力。当把X轴的位置检测元件屏蔽掉后，改成半闭环，再进行吃刀加工，发现之前的X轴前后窜动的现象消失了。 看到这种现象后，有人判断认为是光栅尺出了问题，而我认为恰恰是X轴光栅尺完好无损，才可以发现机械存在的隐患。通过检查X轴滚珠丝杠，发现是滚珠丝杠的背帽松了。正因为X轴滚珠丝杠的背帽松了，在轧辊旋转中，由于辊身是椭圆形，在刀具接触上轧辊辊身尺寸比较大的地方时，由于轧辊辊身对X轴有一个“向远离轧辊直径方向的顶力”，X轴被“顶”向远离轧辊直径的方向，此时X轴的移动不是机床数控指令所致。但用于检测X轴的位置的光栅尺发现在没有数控系统发出指令的情况下，X轴向“+X”方向（远离轧辊辊身直径的方向）移动，光栅尺的作用是，通过检测直线轴在数控指令的作用下，该直线轴移动是否准确，如果该直线轴移动不准确，通过数控系统的干预，使该直线轴定位至准确位置。因此当刀具接触上轧辊辊身尺寸比较“瘦”的地方时，刀具与轧辊辊身有了一定间隙，通过光栅尺的作用，使X轴向靠近轧辊直径的方向移动，定位至由数控系统发出的X轴坐标位置。这样轧辊每转一周，在X轴没有数控指令移动的情况下，X轴就出现“远离轧辊直径方向”和“靠近轧辊直径方向”的交替移动。故加工偏辊时，X轴由于滚珠丝杠背帽的松动使其产生来回窜动。
6、 齐重RT125数控车床移动Z轴时出现震动
我们从齐重购买的RT125数控车床，有一天在移动Z轴时出现震动，我们原认为是光栅尺出了问题，后来经检查发现该车床的导轨上表面被铁屑划出痕迹所致。
验证自己判断故障产生的原因是否正确的方法是，将该轴的控制方式改为半闭环即将光栅尺屏蔽掉，这种震动即可消失或减轻了很多。此时有人会说那就干脆屏蔽掉光栅尺后使机床工作吧。这只是临时措施，该轴屏蔽掉光栅尺后的加工精度肯定比以前要降低很多。
在十几年的数控机床维修中，我们遇到了无数的和光栅尺有关联的故障，基本上都是机械本身出现了问题。这说明光栅尺还可以把数控机床潜在的机械存在的问题检测出来，并以故障的形式表现出来。
7、 数控机床直线轴采用全闭环时出现故障而采用半闭环时“貌似”故障消除的现象
数控机床的某个直线轴采用全闭环时出现电机抖动、轴震荡等现象，而将位置检测元件屏蔽掉，这种不正常的现象消失，一般情况下，处理该类故障的方法如下：
首先检查位置检测元件，如光栅尺及读数头是否清洁，读数头的安装位置是否合理，排除掉位置检测元件不正常的因素。
如果能保证位置检测元件良好的情况下，一般情况下就是该直线轴的机械传动链出现了问题，此时应检查直线轴的机械传动链是否有部件松动现象、机械部件是否有磨损、机械传动链的相关润滑是否良好。
三、 与伺服电机编码器相关的故障
编码器作为伺服电机的速度反馈元件，无论该直线轴是否有位置检测元件，只要伺服电机的编码器或其线路有虚接的地方，都会使该直线轴暴走。有时候检查编码器线虚接也不是很容易的事：插头的针是否有短的，插头各针脚是否有歪斜的，插头焊接的信号线及电源线是否有接触不良的，在校线中一定要用数字万用表。下面以一个具体例子说明一下校线的不易及注意事项。
四、 数控车床床头箱异响
新购青海重型机床厂的CK84140轧辊车床，主轴箱有两个档位，机床操作人员反应，在使用高速档时，主轴箱内有齿轮击打的声音。当时机械修理技师要拆主轴箱大盖，我让他暂停。我认为，如果真像机床操作人员说的那样，只有在主轴一个档位时，旋转主轴，主轴箱内发出击打齿轮的异响，那肯定是机械的原因造成的。我需要核对机床操作人员反馈来的信息是否正确。结果发现，在主轴两个档位的低速段，旋转主轴，主轴箱内都发出齿轮击打的声音。操作者没有正确反应信息，原因是主轴处于慢档的低速段时，转速范围很短，一不留神，用电位器调速就调过去了。
既然主轴在两个档位的低速段，旋转主轴，主轴箱内出现异响，首先要核对主轴电机在这个速度段，旋转是否平稳。该主轴控制系统采用西门子6SE70变频器，在变频器的显示器上，用只读参数r19诊断主轴电机的转速发现，主轴转速在这个速度段运行不平稳。经过对主轴调速系统的调试和带载优化，主轴速度平稳了，就不会出现由于主轴电机运行不平稳从而出现齿轮在转动中，啮合齿轮之间不能匀速转动，出现的齿轮击打声。
五、 数控磨床磨削锥面产品异常
数控磨床在磨削锥面产品或修正锥面砂轮时，需要X、Z轴联动时，有时会出现：Z轴一个方向运动时，吃刀大；Z轴往另一个方向运动时，吃刀很小或吃刀断断续续。这种现象在磨削锥面产品时，Z轴在往复运动中，吃刀大的一个方向，磨削的火花大，吃刀小的一个方向，磨削的火花很小。若在修复锥面砂轮时，出现上述现象，可从金刚石笔与砂轮接触的“沙沙”声的大小判断。
遇到这种情况，说明数控磨床的磨削程序虽然按照砂轮或产品的指定的锥面编制，但X、Z轴的联动速度没有在同一时间内达到十分“合拍”。为什么按照指定的磨削路径编制数控加工程序，而未能达到理想境界呢？这种没有机床报警的故障很难处理，处理方法如下：
1、 检查数控磨床的尾座上砂轮修整用的金刚石笔座在尾座上把合的是否牢靠及金刚石笔是否松动。
2、 无论数控磨床采用的数控系统是西门子系列还是发格、博世力士乐及发那科系列等，一般情况下，调整X、Z轴的轴参数中的“比例系数”参数至同一数值。此时上述磨削中，Z轴在往复磨削中，由于X、Z轴的响应特性一样，两轴联动效果会很好。
六、 数控磨床磨削产品出现振纹及螺旋纹等的原因
数控磨床在磨削产品时，若磨削的产品表面出现振纹或螺旋纹，其原因是可能是多种多样的，可依据如下情况查找：
1、 金刚石笔是否松动
如果修正砂轮的金刚石笔出现松动，修整的砂轮表面自然会凹凸不平，磨削的产品出现表面质量是在所难免的。
2、 砂轮主轴和工件主轴转速是否平稳
检查砂轮主轴和工件主轴的转速是否平稳：在诊断主轴转速的时候，，让所查看的主轴给定至一个速度，可以从主轴控制器的诊断参数中查看其是否在变化，变化的多少是多少。也可以用转速仪测速。如果主轴转速不稳，磨削的工件表面就会出现楞状。
3、 砂轮主轴及工件主轴电机的散热风机是否有震动
主电机的散热风机有震动直接影响磨削产品的表面质量。
4、 磨头的检查
测磨头的径跳和轴向窜动，若超标，就要采取技术措施。若磨头的径跳超出标准值，在无法更换磨头的情况下，可以将磨头主轴油的粘度提高，来缓解磨头的劣势对磨削产品的影响。
5、 床头箱拨爪及自位板
在磨削的工件旋转中，如果床头箱的拨爪与磨削的工件有相对位移；如果床头箱的自位板在工件旋转中间歇地滑动，磨削的工件的表面质量会受到很大的影响。
七、 数控机床手脉常见故障
手持单元是数控机床必不可少的手动操作部件，其可以很方便机床操作人员对刀。在多年的数控机床维修中，经常遇到的手持单元故障及方便操作人员使用机床时需要注意的事项如下：
1、 数控机床直线轴的自行移动
如果采用西门子数控系统的数控机床在手动界面下，在机床操作人员不施加指令的情况下，出现直线轴的缓慢移动；如果采用FAGOR数控系统的数控机床在手动界面下，在机床操作人员不施加指令的情况下，出现直线轴的快速移动。此时手持单元处于X轴激活状态，X轴就出现非法移动，如果手持单元的Z轴处于激活状态，Z轴就出现非法的移动。此时故障的根源是手持单元的0伏线松动或虚接所致。
2、用手持单元操作时，出现轴的选择轴混乱
如果用手持单元选择手动操作机床时，如果选择X轴，在X轴运行中偶尔出现X轴不运行而其它轴（比如Z轴）运行，一般情况下，手持单元及手持单元至操作站的手脉插头间的导线不会出现问题，真正的故障源在操作站与电柜之间的手持单元的相关线路出现了导线外皮裸露。
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